[PDF] Rapport de stage de DUT 6 juin 2014 Bastien Oudot.

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Rapport de stage de DUT

Développement de MINT-builder

Bastien Oudot

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REMERCIEMENTS

Avant de commencer le développement du rapport, je souhaitais adresser mes remerciements à plusieurs personnes, sans qui mon stage ne se serait pas aussi bien passé, ou tout simplement n'aurait pas eu lieu. que stagiaire. À M. Antoine Jonquet, mon tuteur académique. À M. Nicolas Passat, mon responsable administratif. Et tout particulièrement à M. Romain Guillemot, mon encadrant, qui a eu la patience de de mes objectifs de stage. humeur quotidienne, a permis à mon stage de se dérouler dans les meilleures conditions possibles. Ce stage a été financé par le CReSTIC, via un Projet Incitatif Amont de l'Université de

Reims Champagne-Ardenne (appel 2014)

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SOMMAIRE

1 Introduction ...................................................................................................................... 6

2 Contexte du stage ............................................................................................................. 7

2.1 Présentation du laboratoire ........................................................................................ 7

2.1.1 Historique du CReSTIC ...................................................................................... 7

2.1.2 Activité de recherche du groupe SIC ................................................................ 8

2.2 Conditions de travail .................................................................................................... 9

2.2.1 Environnement ................................................................................................. 9

2.2.2 Matériel ............................................................................................................ 9

2.2.3 Logiciels et bibliothèques utilisés ..................................................................... 9

2.3 La plateforme MINT ................................................................................................... 10

2.3.1 Greffons et données ....................................................................................... 13

2.3.2 Adaptation dans MINT-viewer ....................................................................... 14

3 Description de la mission confiée ................................................................................... 17

3.1 Objectif principal ....................................................................................................... 17

3.2 Cahier des charges ..................................................................................................... 17

4 Premiers travaux ............................................................................................................. 18

4.1 Compilation de MINT-viewer .................................................................................... 18

4.2 Écriture des greffons.................................................................................................. 19

4.2.1 Lecture et écriture du format BVD ................................................................. 19

4.2.2 Filtre de modification de représentation ....................................................... 20

4.2.3 IntĠgration d'une image de fond .................................................................... 22

5 Développement de MINT-builder ................................................................................... 25

5.1 Analyse et développement de la partie graphique ................................................... 25

5.1.1 Éléments graphiques ...................................................................................... 25

5.1.2 Menu et barre d'outils .................................................................................... 27

5.1.3 Mise en place des composants graphiques .................................................... 28

5.2 Analyse et développement du moteur ...................................................................... 30

5.2.1 Implémentation des greffons ......................................................................... 30

5.2.2 Glisser-déposer ............................................................................................... 34

5.3 FonctionnalitĠs de l'interface .................................................................................... 36

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5.3.1 Gestion des sous-fenêtres .............................................................................. 37

5.3.2 Fonctions de lecture et d'Ġcriture .................................................................. 37

5.3.3 Copier / coller ................................................................................................. 38

5.3.4 Exécution de la chaîne .................................................................................... 39

6 Conclusion ....................................................................................................................... 40

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TABLE DES FIGURES

Figure 1 - La plateforme MINT, ses trois composantes et leurs liens. ..................................... 11

création de données, leur traitement, leur écriture et leur affichage. ................................... 12

Figure 3 - MINT-viewer adapte le système de greffon au pipeline de traitement et de visualisation de MINT-toolkit. Ainsi, les différents types de greffons sont répartis dans les

quatre briques du pipeline, en fonction de leurs natures et de leurs fonctions. .................... 15

Figure 4 - Interface graphique de MINT-viewer avec mise en évidence des différents types de

greffons. ................................................................................................................................... 16

Figure 5 - Traitement en série versus traitement en parallèle. .............................................. .17

Figure 6 - Une image de base (ligne 1) rendue avec deux entêtes différents : la deuxième

image est considĠrĠe par le renderer comme une image tirĠe d'un IRM, la troisiğme image a

cubes de 1m³, mais des pavés droits de 963mm*247mm*536mm). ...................................... 21

Figure 7 - Rendu final de l'ensemble des fonctionnalitĠs d'image de fond de MINT-viewer. 24

Figure 8 - SchĠma d'un lien en simple ligne (ă gauche) ǀersus un lien ͨ intelligent » (à droite)

.................................................................................................................................................. 27

Figure 9 - Fenêtre graphique construite par la classe CAbstractMainWindow du toolkit. ..... 29 Figure 11 - MINT-builder s'inspire d'un logiciel conĕu par M. Philippe Vautrot, Toolbox

schéma puis de les relier. ......................................................................................................... 30

Figure 12 - L'appui sur le bouton de paramğtre d'un greffon (en forme de clĠ, en haut ă

greffon. ..................................................................................................................................... 32

du mint-filter-geometric-operators aǀec l'entrĠe du mint-filter-label-geometry), un message

d'erreur s'affiche et le lien n'est pas crĠĠ. ............................................................................... 34

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TABLE DES SIGLES ET DES ABBRÉVIATIONS

CReSTIC - Centre de Recherche en Sciences et Technologies de l'Information et de la

Communication.

API - Application Programming Interface ou Interface de programmation en français, ensemble normalisé de classes, de méthodes ou de fonctions par lequel un logiciel offre des services à d'autres logiciels. OpenGL - Open Graphics Library, interface de programmation qui regroupe des fonctions de calcul utilisées principalement dans le domaine de la géométrie tridimensionnelle. MINT - Multi View Insight Platform. Il s'agit d'un environnement développé par le CReSTIC

orienté sur la visualisation de données (plus particulièrement des données médicales 3D,

acquises en scanner X ou IRM) composĠ d'une API (MINT-toolkit), d'une base de greffons et d'une couche logicielle (MINT-viewer).

URCA - Université de Reims Champagne-Ardenne.

EDI - Enǀironnement de DĠǀeloppement IntĠgrĠ. Il s'agit d'un logiciel qui regroupe un

ensemble de fonctionnalités utiles pour développer dans un langage particulier (éditeur de texte avec coloration syntaxique, compilateur, etc.).

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1 Introduction

accomplir un stage de dix semaines en entreprise. J'ai effectuĠ ce stage au CReSTIC, l'occasion de travailler avec MINT, une plateforme logicielle développée par une équipe de

ce laboratoire. Mon projet consistait à développer une série de scripts permettant de

générer des modèles 3D de formes géométriques plus ou moins complexes (pyramides,

polycylindres, etc.). A l'issu de ce projet, M. Laurent Lucas, responsable de l'un des groupes

du laboratoire, et tuteur de mon groupe sur ce projet, m'a proposĠ ce stage. Très séduit par

MINT, j'ai tout de suite acceptĠ cette proposition.

géométrie tridimensionnelle), et Ġgalement de m'apporter une premiğre edžpĠrience

continuité de mon cursus. L'objectif principal du stage a été de développer un logiciel, MINT-builder, au sein de la plateforme MINT. Après avoir explicité le contexte du stage en proposant une présentation avant de développer le déroulement de ma mission principale.

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2 Contexte du stage

2.1 Présentation du laboratoire

2.1.1 Historique du CReSTIC

Le CReSTIC est un laboratoire de recherche universitaire dirigé par M. Michaël Krajecki, et de Microélectronique) et du LERI (Laboratoire d'tudes et de Recherches Informatiques) et est actuellement structuré autour de trois groupes de recherche :

AUTO (Automatique et Systèmes Hybrides) ;

SYSCOM (Systèmes Communicants).

Il fédère au sein de l'URCA l'essentiel des efforts de recherche dans le domaine des STIC. Il est Ġgalement le laboratoire d'appui d'une offre de formation cohérente dans le secteur

STIC allant du DUT au Master. Le CReSTIC est rattachĠ ă l'cole Doctorale ͨ Sciences,

Technologies, Santé ».

Le laboratoire est membre de plusieurs GdR (Groupements de Recherche), comme les GdR MACS (Modélisation, Analyse, Conduite, des Systèmes dynamiques), ASR (Architecture, Systèmes, Réseau), IG (Informatique Graphique) et ISIS (Information, Signal, Image, Vision). La production scientifique du CReSTIC est conséquente. Elle se caractérise sur la dernière

période de référence par plusieurs dizaines de thèses ou HDR (Habilitation à Diriger des

Recherches) soutenues par plusieurs centaines de publications et/ou communications dans

des congrès et revues internationales, avec comités de sélection, et enfin par de

nombreuses participations à des projets de recherche ou de transfert technologique sur le plan régional, national et international.

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2.1.2 Activité de recherche du groupe SIC

Les activités du groupe SIC recouvrent un panel de compétences larges et cohérentes lui permettant de ǀiser la collaboration Ġtroite de l'instrumentation intelligente, du traitement aussi le groupe au conseil de laboratoire. Par ailleurs, le groupe est pluridisciplinaire, multi- sites, et multi-composantes au sein de l'URCA. Le groupe SIC, entretient de nombreuses collaborations académiques comme

industrielles aux plans local, national et international. Son activité consiste aussi en de

nombreuses participations à des comités de programmes et/ou éditoriaux de conférences et revues internationales. Il contribue aux activités des GdR en participants aux évènements organisĠs par ces derniers. Et enfin il prend part audž Conseils d'Administration de plusieurs (Eurographics France) et a participĠ ă plusieurs edžpertises pour l'ANR (Agence Nationale de la Recherche) et l'entreprise OSEO. Le groupe SIC a mené une quinzaine de projets de recherche depuis 2006, et notamment le projet ICOS (Immersive Computational Surgery). Pendant les opérations, les chirurgiens

ont besoin d'accĠder audž images préopératoires. Cependant, pour des raisons d'hygiğne, ils

ne peuvent toucher un clavier ni une souris pour manipuler un logiciel et doivent donc faire appel à une tierce personne, impliquant des problématiques de communication. Le projet

ICOS a pour volonté de fournir un accès ă l'information direct pour les neurochirurgiens tout

en respectant les contraintes d'hygiğne, en proposant des solutions informatiques de pilotage d'imagerie mĠdicale sans contact (utilisation de la voix, des gestes pour piloter). De

plus, le projet veut offrir un accğs ă l'information plus immersif par un affichage en relief à

ultra haute définition ne nécessitant pas le port de lunettes (écrans auto-stéréoscopiques).

Le développement du projet MINT, dans lequel s'inscrit mon stage, constitue le volet logiciel du projet ICOS.

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2.2 Conditions de travail

2.2.1 Environnement

J'ai traǀaillĠ, durant toute la durĠe de mon stage, dans un plateau ouvert (aussi appelé

open space), c'est-à-dire un espace de travail où les bureaux ne sont pas séparés, côtoyant

alors une douzaine de personnes. Cette configuration offre beaucoup d'aǀantages, comme le fait de faciliter grandement la communication, ce qui induit une grande cohésion au sein de travaillaient avec moi.

Romain Guillemot, ingénieur de recherche affecté à MINT, qui venait très souvent discuter

avec moi de mon travail, répondant à mes questions et me guidant face aux problèmes que je pouvais rencontrer. M. Laurent Lucas est souvent venu me voir Ġgalement afin d'obserǀer l'aǀancement du projet et de me faire part de ses remarques et de ses critiques constructives.

2.2.2 Matériel

A mon arrivée au laboratoire, tout avait été préparé pour que je puisse commencer à

travailler dans les meilleures conditions possibles. Un ordinateur m'a ĠtĠ prġtĠ, aǀec tous les

2.2.3 Logiciels et bibliothèques utilisés

La plateforme MINT est dĠǀeloppĠe en Cнн. Pour les dĠǀeloppements de mon stage, j'ai

donc naturellement utilisé ce langage. C++ est un langage de programmation populaire, car il est disponible sur beaucoup de

pouvant être utilisées dans des programmes) ont été conçues pour ce langage. J'aǀais

assez rapidement.

Ce stage m'a permis de dĠcouǀrir Microsoft Visual Studio, un EDI Cнн dont je ne m'Ġtais

jamais servi, qui avait été installé et configuré sur ma machine. J'ai Ġgalement appris ă me serǀir de CMake, logiciel permettant d'automatiser le processus de compilation d'un programme. En effet, afin de compiler un programme, le compilateur a besoin de connaître divers paramètres dépendant de la machine sur laquelle on veut compiler (notamment son architecture, 32 ou 64 bits, son systğme d'edžploitation,

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etc.). CMake permet donc de réaliser cette tâche de façon automatique. Je m'en suis serǀi

pour compiler le code de MINT, le premier jour de mon stage, afin de générer la plateforme

D'autre part, afin de faciliter le travail en groupe, le logiciel Git a été installé et configuré

sur ma machine. Git est ce que l'on appelle un logiciel de gestion de ǀersions dĠcentralisĠ. Il

permet à différents programmeurs qui travaillent sur le même projet d'enǀoyer leurs

versions de codes sur un serveur, ce qui permet à tout le monde de pouvoir mettre à jour son code, mais également de pouvoir revenir en arrière en cas de problème. L'utilisation de Git a été particulièrement utile pour permettre aux personnes qui travaillaient sur la plateforme MINT, comme moi, d'en posséder une version la plus à jour

ajoutât une nouvelle fonctionnalité sur un des blocs de la plateforme, ou encore détectât et

corrigeât un bug. Ainsi, grâce à Git, une fois le code modifié, il était possible pour chaque

développeur de recharger une version de MINT à jour. En plus de ces trois logiciels, je me suis servi, au cours de mon développement, de deux bibliothèques informatiques principales : Qt (version 5.2), qui est une bibliothèque C++ permettant de développer des interfaces graphiques, et proposant également des classes haut niveau pour simplifier très largement la mise en place de certains mécanismes. Comme je ne connaissais que moyennement Qt et quasiment pas OpenGL, cela fut pour nouveaux outils par moi-même.

2.3 La plateforme MINT

MINT est une plateforme composée de trois blocs principaux (voir figure 1). MINT-toolkit, qui correspond à une API proposant un système de pipeline de traitement et de visualisation commun à tous les éléments de la plateforme (voir figure 2) ; traitements sur des données (segmentation, édition, fusion, etc.) ;

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MINT-viewer, un logiciel de visualisation (avec gestion de la vision en relief stéréoscopique et multiscopique) et de traitement d'image (principalement issues pipeline de traitement et de visualisation du toolkit.

permet la visualisation relief sans lunette de données médicales. De plus, des fonctionnalités

de navigation sans contact sont actuellement en développement pour être ajoutées à MINT- logiciel. avec MINT-viewer, et plus particulièrement avec une de ses fonctionnalités qui permet d'interprĠter du JaǀaScript pour modĠliser des formes en trois dimensions.

MINT-viewer

MINT-toolkit

Base de Greffons

Figure 1 - La plateforme MINT, ses trois composantes et leurs liens. MINT

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Création des

données

Traitement des

données

Affichage des

données

Écriture des

données

MINT-toolkit

de données, leur traitement, leur écriture et leur affichage.

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2.3.1 Greffons et données

Les données manipulées dans MINT, et en particulier à travers les différents greffons, sont de différentes natures. Image, qui sert principalement à représenter des images DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine), ă saǀoir les donnĠes issues de l'imagerie médicales (IRM, scanner X, etc.) ; Nuage de point, qui permet de figurer un modèle par un nuage de points ; Glyphe 2D, dont on se sert pour l'instant pour afficher du tedžte ă l'Ġcran ; permettant de représenter des formes géométriques en trois dimensions. Cette liste de base constitue les quatre types de données de bases manipulables sur ma version de la plateforme. En plus de cela, il existe deux autres types de données pour MINT poste de travail, le type maillage (qui représente des modèles tridimensionnels de forme grande base de données).

Ajoutons à cela que MINT-toolkit offre la possibilité aux développeurs de créer et

exploitée lors de mon stage (voir le chapitre 4.2.3.1). Ces données sont exploitées par les greffons. Ceux-ci sont repartis en différents groupes mais possèdent toutefois des caractéristiques communes. Le greffon possède une donnée en entrée. Cette donnée est appelée " input ». Le greffon exécute différents traitements qui lui sont propres sur son " input ». Une fois ces instructions terminées, le greffon enregistre les nouvelles données obtenues et génère ainsi une nouvelle donnée appelée " output ». En outre, les greffons de MINT possèdent des caractéristiques propres au groupe auquel ils appartiennent : n'ont pas d'" input », mais prennent en paramètre un chemin vers un fichier. Le greffon va ensuite lire le fichier et essayer de construire une donnée avec (par exemple, une image en couleur). Cette donnée construite correspond à son " output » et est ainsi transmise à MINT. Il est à noter que certains readers spécifiques permettent de générer plusieurs données (ils possèdent plusieurs " output »). Type writer : les greffons writer consistent à exporter une donnée qui leur est transmise en " input ». Ils n'ont pas d'" output » mais prennent en paramètre un

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MINT peut ensuite charger ce fichier, grâce au reader approprié. }vv ~ZvPquotesdbs_dbs35.pdfusesText_40

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